PENGATURAN SUHU, KELEMBABAN, WAKTU PEMBERIAN NUTRISI DAN WAKTU PEMBUANGAN AIR UNTUK POLA COCOK TANAM HIDROPONIK BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMEGA

PENGATURAN SUHU, KELEMBABAN, WAKTU PEMBERIAN NUTRISI DAN WAKTU PEMBUANGAN AIR UNTUK POLA COCOK TANAM HIDROPONIK BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMEGA 8535

SKRIPSI

Oleh

MUTHIA DIANSARI 06 06 04 279 0

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNVERSITAS INDONESIA GENAP 2007/2008

PENGATURAN SUHU, KELEMBABAN, WAKTU PEMBERIAN NUTRISI DAN WAKTU PEMBUANGAN AIR UNTUK POLA COCOK TANAM HIDROPONIK BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMEGA 8535

SKRIPSI

Oleh

MUTHIA DIANSARI 06 06 04 279 0

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNVERSITAS INDONESIA GENAP 2007/2008

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PENGATURAN SUHU, KELEMBABAN, WAKTU PEMBERIAN NUTRISI DAN WAKTU PEMBUANGAN AIR UNTUK POLA COCOK TANAM HIDROPONIK BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMEGA 8535 yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Pendidikan Sarjana Teknik Ekstensi Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Indonesia maupun di Perguruan Tinggi atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

Depok, 16 Juli 2008

Muthia Diansari NPM. 06 06 04 279 0

ii Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul:

PENGATURAN SUHU, KELEMBABAN, WAKTU PEMBERIAN NUTRISI DAN WAKTU PEMBUANGAN AIR UNTUK POLA COCOK TANAM HIDROPONIK BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMEGA 8535 dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Pendidikan Sarjana Ekstensi Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Skripsi ini telah disetujui untuk diujikan pada sidang ujian skripsi pada tanggal 09 Juli 2008 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai Skripsi pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

Depok, 16 Juli 2008 Dosen Pembimbing,

Budi Sudiarto, S.T, M.T NIP. 040 705 0181

iii Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji dan syukur kehadirat ALLAH SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya. Tak lupa penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:

Budi Sudiarto, S.T, M.T

selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan, serta persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik. Terima kasih pula kepada kedua orang tua dan seluruh anggota keluarga atas dukungan yang telah diberikan. Tidak lupa terima kasih kepada semua rekan-rekan yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

iv Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

ABSTRAK

MUTHIA DIANSARI NPM 06 06 04 279 0 Departemen Teknik Elektro

Dosen Pembimbing Budi Sudiarto, S.T, M.T

PENGATURAN SUHU, KELEMBABAN, WAKTU PEMBERIAN NUTRISI DAN WAKTU PEMBUANGAN AIR UNTUK POLA COCOK TANAM HIDROPONIK BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMEGA 8535 ABSTRAK Pola cocok tanam sistem hidroponik merupakan pola cocok tanam yang memberdayakan air sebagai dasar pembangunan tubuh tanaman, berperan dalam proses fisiologi tanaman dan biasanya ditempatkan di dalam sebuah greenhouse yang menggunakan prinsip natural ventilasi yang dapat menjaga suhu, menambahkan suatu sistem yang dapat menyiramkan air ke udara atau tanah agar menaikkan nilai kelembaban dan pemberian nutrisi sesuai dengan waktunya serta pengaturan waktu pembuangan air agar menjaga ketinggian air. Namun semua itu masih dilakukan secara manual. Pada skripsi ini akan dilakukan realisasi atas pengaturan suhu, kelembaban, waktu pemberian nutrisi dan waktu pembuangan air untuk pola cocok tanam hidroponik secara otomatis dengan menggunakan mikrokontroler AVR Atmega 8535. Hasil yang didapat pada sistem pengaturan suhu, kelembaban, waktu pemberian nutrisi dan waktu pembuangan air secara otomatis sesuai dengan yang diinginkan yang nantinya bisa diterapkan pada tanaman hidroponik sesungguhnya sehingga dapat memberikan hasil dan kualitas yang baik dari tanaman hidroponik tanpa harus dilakukan secara manual

Kata kunci : pengaturan suhu, kelembaban dan waktu pemberian nutrisi, mikrokontroler AVR Atmega 8535

v Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

ABSTRACT

MUTHIA DIANSARI NPM 06 06 04 279 0 Departemen Teknik Elektro

Dosen Pembimbing Budi Sudiarto, S.T, M.T

ARRANGEMENT OF TEMPERATURE, HUMIDITY, GIVING TIME OF NUTRITION AND WATER DISPOSAL TIME FOR HYDROPONIC CULTIVATION PATTERN BASED ON MIKROKONTROLER AVR ATMEGA 8535 ABSTRACT Cultivation pattern of Hydroponics system is powered cultivation pattern of water as development base of crop body and stands in process of crop physiology. Cultivation pattern of Hydroponics system is placed in a greenhouse. Greenhouse designed in general applies principle natural ventilation, that is by arranging measure and ventilation at greenhouse to be reached temperature value and humidity wanted. As well as some greenhouse adding exhaust fan functioning to flow air from within out greenhouse and added also a system which can sprinkler water into the air or soil to boost up humidity value, however it all still be done in manual. At this final assignment realized arrangement of temperature, humidity, giving time of nutrition and water disposal time for hydroponics cultivation pattern automatically by using microcontroller AVR Atmega 8535. The result gotten at arrangement system of temperature, humidity, giving time of nutrition and water disposal time automatically matching with the one which is wanted which later applicable at hydroponic crop in fact so can give result and good quality from hydroponic crop without having to is done in manual.

Keyword : arrangement of temperature, humidity and nutrition giving time, microcontroller AVR Atmega 8535

vi Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

ii

PENGESAHAN

iii

UCAPAN TERIMA KASIH

iv

ABSTRAK

v

ABSTRACT

vi

DAFTAR ISI

vii

DAFTAR GAMBAR

x

DAFTAR TABEL

xii

DAFTAR SINGKATAN

xiii

DAFTAR ISTILAH

xiv

BAB I PENDAHULUAN

1

1.1 LATAR BELAKANG

1

1.2 PERUMUSAN MASALAH

2

1.3 TUJUAN PENULISAN

2

1.4 BATASAN MASALAH

2

1.5 METODOLOGI PENELITIAN

3

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN

3

BAB II HIDROPONIK, AVR ATMEGA 8535, ADC, SENSOR SUHU DAN KELEMBABAN

5

2.1 POLA COCOK TANAM HIDROPONIK

5

2.1.1 Jenis – jenis Pola Cocok Tanam Hidroponik

5

2.1.2 Faktor Lingkungan Pada Pola Cocok Tanam

10

Sistem Hidroponik 2.2 MIKROKONTROLER AVR ATMEGA 8535

11

2.2.1 Arsitektur ATMega8535

12

2.2.2 Fitur ATMega8535

14

2.2.3 Konfigurasi Pin ATMega8535

14

2.3 Successive Approximation Analog To Digital Converter vii

Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

15

2.4 Sensor Suhu

17

2.5 Sensor Kelembapan

17

BAB III RANCANG BANGUN

20

3.1 SISTEM SECARA UMUM

20

3.1.1 Cara Kerja Sistem

21

3.1.2 Spesifikasi Sistem

22

3.2 PERANCANGAN DAN REALISASI PERANGKAT KERAS

23

3.2.1 Spesifikasi Perangkat Keras

23

3.2.2 Arsitektur Perangkat Keras

25

3.2.3 Subsistem Sensor

25

3.2.3.1 Sensor Suhu

25

3.2.3.2 Sensor Kelembaban

26

3.2.3.3 Subsistem ADC 0831

27

3.2.4 Subsistem Keypad

28

3.2.5 Subsistem Pengendali

29

3.2.5.1 Spesifikasi Hardware

30

3.2.5.2 Tata Letak dan Konfiguarsi Jumper

30

3.2.6 Subsistem Driver

33

3.2.7 Subsistem Aktuator

34

3.2.8 Subsistem Catu Daya

35

3.2.9 Subsistem Display

37

3.3 PERANCANGAN DAN REALISASI PERANGKAT LUNAK

39

3.3.1 Spesifikasi Perangkat Lunak

39

3.3.2 Diagram Alir Perangkat Lunak

39

BAB IV UJI COBA DAN ANALISIS

46

4.1 UJI COBA DAN ANALISIS PERANGKAT KERAS

46

4.1.1 Uji Coba Subsistem Sensor

46

4.1.1.1 Sensor Suhu

46

4.1.1.2 Sensor Kelembaban

48

viii


4.1.2 Uji Coba Subsistem Pegendali

50

4.1.3 Uji Coba Subsistem Driver

51

4.2 UJI COBA PERANGKAT LUNAK

52

4.3 UJI COBA SISTEM

53

4.3.1 Uji Coba Waktu Pemberian Nutrisi

53

4.3.2 Uji Coba Seluruh Sistem

55

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

63

DAFTAR ACUAN

64

DAFTAR PUSTAKA

65

ix


DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1

Hidroponik NFT dengan Tumbuhan Berupa Sayuran

6

Gambar 2.2

Hidroponik NFT dengan Tumbuhan Berupa Mentimun

6

Gambar 2.3

Hidroponik Ebb And Flow dengan Media Rock Wool

7

Gambar 2.4

Hidroponik Ebb And Flow dengan Media Arang Sekam

8

Gambar 2.5

Hidroponik Rakit Apung (Floating Raft)

9

Gambar 2.6

Contoh Greenhouse Untuk Hidroponik

11

Gambar 2.7

Diagram fungsional ATmega8535

13

Gambar 2.8

Pin ATmega8535

15

Gambar 2.9

Blok Diagram Successive Approximation ADC

16

Gambar 2.10

Grafik Perubahan Output

19

Gambar 3.1

Blok Diagram Sistem

20

Gambar 3.2

Greenhouse dengan menggunakan aquarium untuk pengujian

24

Gambar 3.3

Blok Diagram Perangkat Keras Sistem

25

Gambar 3.4

Rangkaian ADC 0831

27

Gambar 3.5

Realisasi rangkaian ADC 0831

28

Gambar 3.6

Rangkaian Keypad

29

Gambar 3.7

Realisasi Keypad

29

Gambar 3.8

Tampak Atas DT-AVR

30

Gambar 3.9

Alokasi Pin-Pin pada DT-AVR

31

Gambar 3.10

Schematic dari DT-AVR

32

Gambar 3.11

Realisasi DT – AVR Atmega 8535

32

Gambar 3.12

Rangkaian driver yang digunakan untuk menggerakkan Aktuator

33

Gambar 3.13

Realisasi Rangkaian Driver

34

Gambar 3.14

Realisasi Aktuator-Aktuator

35

Gambar 3.15

Rangkaian Power Supply

36

x


Gambar 3.16

Box Rangkaian Power Supply

36

Gambar 3.17

Konfigurasi Pin LCD 16 Karakter x 2 Baris

37

Gambar 3.18

Rangkaian LCD

38

Gambar 3.19

Realisasi LCD

38

Gambar 3.20

Diagram Alir Sistem

44

Gambar 4.1

Blok Diagram Pengujian Sensor Suhu

46

Gambar 4.2

Blok Diagram Pengujian Subsistem Pengendali

50

Gambar 4.3

Blok Diagram Pengujian Subsistem Driver

51

Gambar 4.4

BASKOM-AVR

53

Gambar 4.5

Model Greenhouse yang Dirancang menggunakan Aquarium

55

Gambar 4.6

Grafik Frekuensi Heater

57

Gambar 4.7

Grafik Frekuensi Sprinker

58

Gambar 4.8

Grafik Frekuensi Nutrisi

59

Gambar 4.9

Grafik Frekuensi Pembuangan Air

60

Gambar 4.10

Grafik Frekuensi Fan

61

Gambar 4.11

Grafik Perbandingan Frekuensi Aktif Heater, Sprinkler, dan Fan terhadap Waktu

xi


62

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1

Spesifikasi dari Sensor Kelembaban 808H5V5

18

Tabel 2.2

Berdasarkan pada tegangan 5V dan temperatur 25oC

18

Tabel 3.1

Karakteristik Sensor Kelembaban 808H5V5

25

Tabel 3.2

Karakteristik Pin LCD

35

Tabel 4.1

Tabel Hasil Pengukuran Output Sensor Suhu LM35

47

Tabel 4.2

Tabel Hasil Pengukuran Sensor Kelembaban 808H5V5

49

Tabel 4.3

Tegangan Output Modul Sensor Kelembaban 808H5V5

49

Tabel 4.4

Tabel Hasil Uji Coba Subsistem Pengendali

50

Tabel 4.5

Tabel Hasil Uji Coba Subsistem Driver

52

Tabel 4.6

Tabel Perhitungan Ketinggian dan Jumlah Air dari Nutrisi dan Level Pembuangan Air

54

Tabel 4.7

Hasil Uji Coba Seluruh Sistem

56

Tabel 4.8

Frekuensi Aktifnya Heater

57

Tabel 4.9

Frekuensi Aktifnya Sprinkler

58

Tabel 4.10

Frekuensi Aktifnya Nutrisi

59

Tabel 4.11

Frekuensi Aktifnya Pembuangan Air

60

Tabel 4.12

Frekuensi Aktifnya Fan

61

xii


DAFTAR SINGKATAN

CPU

Central Processing Unit

DC

Direct Current

PC

Personal Computer

ADC

Analog To Digital Converter

NFT

Nutrient Film Technique

DFT

Deep Flow Technique

RH

Relative Humidity

UV

ultra violet

ROM

Read Only Memory

RAM

Random Access Memory

IC

Integrated Circuit

AVR

Alf and Vegard’s RISC processor

RISC

Reduced Instruction Set Computing

CISC

Complex Instruction Set Computing

EEPROM

Electrically

Erasable

Programmable

Memory I/O

Input / Output

NC

Normally Close

NO

Normally Open

PROM

Programmable Read Only Memory

PWM

Pulse Width Modulation

xiii


Read-Only

DAFTAR ISTILAH

BASKOM AVR. Merupakan software yang digunakan dalam pemrograman mikrokontroler AVR Atmega 8535.

Tanaman Hidroponik merupakan pola cocok tanam yang memberdayakan air sebagai dasar pembangunan tubuh tanaman dan berperan dalam proses fisiologi tanaman

Greenhouse. Merupakan suatu bangunan seperti rumah yang digunakan untuk memberdayakan tanaman hidroponik

Normally Open. Switch dengan kondisi awal terbuka.

Normally Close. Switch dengan kondisi awal tertutup.

Relay. merupakan rangkaian yang bersifat elektronis sederhana dan tersusun oleh medan elektromagnet (kawat koil) dan kontak-kontak atau saklar.

Evapotranspirasi.

penguapan air melalui evaporasi langsung dan transpirasi

melalui daun tumbuh – tumbuhan secara bersama. Evaporasi. proses perubahan molekul zat cair menjadi gas atau uap air. Transpirasi. pelenyapan uap air dari permukaan daun tumbuhan melalui proses biokimia dan non kimia. (diambil dari Kamus Besar Bahasa Indonesia)

xiv


BAB 1 PENDAHULUAN 1.1.

LATAR BELAKANG Pertanian merupakan salah satu sektor yang penting bagi kehidupan

masyarakat Indonesia. Sektor ini berperan sebagai penunjang ketersediaan pangan bagi rakyatnya. Seiring dengan perkembangan teknologi, sektor pertanian juga ikut

mengalami

perkembangan.

Salah

satu

perkembangannya

adalah

pengembangan pola cocok tanam tanpa media tanah. Pola cocok tanam ini dikenal dengan nama Hidroponik. Hidroponik berasal dari kata hydro yang berarti air dan ponos yang berarti daya. Dengan demikian hidroponik dapat diartikan sebagai memberdayakan air

[1]

. Pola cocok tanam sistem hidroponik merupakan pola

cocok tanam yang memberdayakan air sebagai dasar pembangunan tubuh tanaman dan berperan dalam proses fisiologi tanaman. Air di sini bukanlah air biasa, tetapi air yang berisi zat – zat tertentu yang dapat membantu proses tumbuhnya tanaman dan proses fisiologi tanaman. Tumbuhan yang biasa di tanam secara hidroponik adalah sayuran dan buah-buahan yang berumur pendek seperti caisim, pakcoy, selada, bayam, tomat, paprika, mentimun, dan lain-lain. Selain air yang berfungsi sebagai nutrisi bagi tanaman, ada beberapa faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi kualitas tanaman. Beberapa faktor diantaranya adalah kelembaban dan suhu. Untuk dapat mengendalikannya, biasanya pola cocok tanam system hidroponik ditempatkan di dalam sebuah greenhouse. Greenhouse yang dirancang pada umumnya menggunakan prinsip natural ventilasi, yaitu dengan mengatur ukuran dan ventilasi pada greenhouse agar dicapai nilai suhu dan kelembaban yang diinginkan. Adapula beberapa greenhouse yang menambahkan exhaust fan yang berfungsi untuk mengalirkan udara dari dalam ke luar greenhouse dan ditambahkan pula suatu sistem yang dapat menyiramkan air ke udara atau tanah untuk menaikkan nilai kelembaban, akan tetapi semua itu masih dilakukan secara manual.

Pada tugas akhir Hendro Suryo direalisasikan sistem penyiraman otomatis berbasis mikrokontroler. Sistem penyiraman tanaman ini menggunakan sensor 1 Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

suhu dan sensor kelembaban (SHT - 11) dan level ketinggian air dengan media tanah. Namun pada tugas akhir ini direalisasikan perancangan pengaturan suhu (LM 35), kelembaban (808H5V5), waktu pemberian nutrisi dan waktu pembuangan air dengan level ketinggian air untuk pola cocok tanam hidroponik pada sebuah model greenhouse secara otomatis.

1.2.

PERUMUSAN MASALAH Dalam penyusunan tugas akhir ini terdapat permasalahan:

1.

Cara mengatur nutrisi agar sesuai dengan kebutuhan dalam pola cocok tanam hidroponik

2.

Cara mengatur kelembaban dan temperatur

3.

Cara mengatur waktu pembuangan air dengan level ketinggian air

1.3.

TUJUAN PENULISAN Tujuan yang ingin dicapai dalam tugas akhir ini adalah merancang suatu

sistem yang berfungsi untuk mengatur suhu, kelembaban, waktu pemberian nutrisi dan waktu pembuangan air dengan level ketinggian air untuk pola cocok tanam hidroponik pada model greenhouse secara otomatis. Diharapkan hasil dari perancangan dan realisasi ini dapat dikembangkan lebih jauh sehingga dapat digunakan oleh petani hidroponik.

1.4.

BATASAN MASALAH Pembatasan masalah pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1.

Pemberian nutrisi dengan pengaturan waktu, dimana seharusnya diatur menggunakan sensor ph (sensor asam basa).

2.

Model Greenhouse menggunakan akuarium berukuran 60x30x37 cm

3.

Pada pengujian, nutrisi diganti dengan air biasa dan juga tidak disertai dengan contoh tumbuhan beserta dengan stereofoam

4.

Tidak dilengkapi dengan sensor ketinggian air tapi menggunakan pengaturan waktu untuk untuk pembuangan air agar sesuai waktu yang diinginkan (manual) dan waktu yang ditetapkan secara otomatis yaitu 4 menit agar sesuai dengan kebutuhan. 2 Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

5.

Pada pemberian nutrisi, sistem hanya dirancang untuk mengatur lamanya pengaktifan dan penonaktifan pompa yang akan mengalirkan nutrisi. Sistem tidak dirancang untuk melakukan penambahan nutrisi jika kurang

dari yang seharusnya serta adanya indikator yang menunjukkan nutrisi tidak mengalir ke tanaman.

1.5.

METODOLOGI PENULISAN Adapun metoda yang digunakan dalam merancang dan merealisasikan

sistem adalah: 1.

Studi literatur baik berupa buku dan laporan – laporan penelitian yang berhubungan dengan sistem yang akan dirancang.

2.

Melakukan kunjungan ke kebun hidroponik.

3.

Melakukan perancangan perangkat keras dan perangkat lunak.

4.

Menguji dan menganalisis keseluruhan sistem.

5.

Melakukan bimbingan dengan dosen pembimbing.

1.6.

SISTEMATIKA PENULISAN Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini dibahas mengenai latar belakang, tujuan, identifikasi masalah, batasan masalah, serta sistematika penulisan laporan.

BAB II HIDROPONIK, AVR ATMEGA 8535, ADC, SENSOR SUHU DAN KELEMBABAN Pada bab ini akan dibahas mengenai teori tentang pola cocok tanam hidroponik, pengendali, ADC dan sensor yang digunakan pada perancangan.

3 Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

BAB III RANCANG BANGUN Pada bab ini berisi penjelasan tentang perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak sistem.

BAB IV UJI COBA DAN ANALISIS Pada bab ini berisi hasil pengujian dan analisis dari perangkat keras dan perangkat lunak serta integrasi sistem secara keseluruhan.

BAB V KESIMPULAN Pada bab ini membahas kesimpulan yang didapat dari hasil penelitian.


BAB 2 HIDROPONIK, AVR ATMEGA 8535, ADC, SENSOR SUHU DAN KELEMBABAN

2.1.

POLA COCOK TANAM HIDROPONIK

2.1.1

JENIS – JENIS POLA COCOK TANAM HIDROPONIK Pola cocok tanam hidroponik ada beberapa macam, diantaranya adalah:

1.

Hidroponik Nutrient Film Technique (NFT). [2] Nutrient Film Technique (NFT) merupakan model budi daya dengan

meletakkan akar tanaman pada lapisan air yang dangkal. Air tersebut tersirkulasi dan mengandung nutrisi sesuai kebutuhan tanaman. Perakaran bisa berkembang di dalam larutan nutrisi. Karena di sekeliling perakaran terdapat selapis larutan nutrisi maka sistem ini dikenal dengan nama nutrient film technique. Pada hidroponik NFT, tanaman ditempatkan pada stereofoam dengan akar menjuntai dibawahnya. Stereofoam tersebut lalu ditempatkan pada sebuah talang yang dipasang dengan kemiringan 5% (turun 5 cm/m). Pada talang tersebut lalu dialirkan nutrisi setebal 3 - 4 mm secara terus - menerus (24 jam) ataupun berseling (dengan batas waktu maksimal tidak dialiri larutan selama 10 menit). Nutrisi ditempatkan dalam sebuah tandon (tempat penampungan). Nutrisi yang telah dialirkan ke dalam talang, dikembalikan lagi ke dalam tendon. Pada Gambar 2.1 dapat dilihat dengan jenis pola cocok tanam Hidroponik NFT tumbuhan berupa sayuran dapat tumbuh dengan subur. Dan pada Gambar 2.2 dapat dilihat bahwa dengan jenis pola cocok tanam Hidroponik NFT pada tumbuhan mentimun. Hal ini membuktikan dengan jenis pola cocok tanam Hidroponik NFT dapat digunakan pada tumbuhan-tumbuhan sayuran karena pada system NFT kebutuhan nutrisi dan oksigen tetap dapat terpenuhi.


Gambar 2.1. Hidroponik NFT dengan Tumbuhan Berupa Sayuran

Gambar 2.2. Hidroponik NFT dengan Tumbuhan Berupa Mentimun


2.

Hidroponik Ebb And Flow / Flood And Drain.[3] Pada hidroponik ebb and flow, tanaman ditanam di dalam sebuah tempat

yang berisi media tanam. Media tanam dapat berupa arang sekam ataupun rock wool. Nutrisi diberikan secara berseling antara dialirkan dengan tidak dialirkan (dengan batas waktu maksimal tidak dialiri larutan selama 10 menit). Nutrisi ditempatkan dalam sebuah tandon (tempat penampungan), kemudian nutrisi dialirkan ke media tanam. Nutrisi yang telah dialirkan ke media tanam, dimasukkan kembali ke tandon. Pada Gambar 2.3 dapat dilihat bahwa pada jenis pola cocok tanam Ebb dan Flow dengan media rock woll dimana beberapa tanaman dalam satu tempat media dapat tumbuh secara optimal.

Gambar 2.3. Hidroponik Ebb And Flow dengan Media Rock Wool

Namun dengan jenis pola cocok tanam hidroponik ebb dan flow dengan media arang sekam pada Gambar 2.4 dimana satu tempat media arang sekam untuk satu buah jenis tanaman.


Gambar 2.4. Hidroponik Ebb And Flow dengan Media Arang Sekam

3.

Hidroponik Rakit Ampung (Floating Raft).[4] Pada hidroponik rakit apung, tanaman ditempatkan pada stereofoam yang

diapungkan pada sebuah kolam. Kolam sedalam 40 cm tersebut berisi nutrisi. Pada sistem hidroponik ini perlu ditambahkan airstone ataupun aerator. Aerator berfungsi menghasilkan oksigen untuk pertukaran udara dalam daerah perakaran. Kekurangan oksigen akan mengganggu penyerapan air dan nutrisi oleh akar. Hidroponik rakit apung hanya dapat ditanami oleh tumbuhan yang memiliki bobot rendah. Pada Gambar 2.5 dapat dilihat contoh jenis pola cocok tanam hidroponik rakit apung dimana sayuran dapat tumbuh dan berproduksi dengan optimal.


Gambar 2.5. Hidroponik Rakit Apung (Floating Raft)

4.

Hidroponik Deep Flow Technique (DFT).[5] Hidroponik DFT memiliki prinsip yang hampir mirip dengan NFT, hanya

saja pada DFT talang dipasang datar dan larutan hara yang dialirkan memiliki ketinggian 8 cm. 5.

Aeroponik.[6] Pada aeroponik, tanaman ditempatkan pada stereofoam dengan akar

tanaman menggantung dibawahnya. Nutrisi kemudian disemprotkan dalam bentuk kabut melalui sprinkler hingga mengenai akar tanaman. Pemberian nutrisi ini dapat dilakukan terus - menerus (24 jam) ataupun berseling antara disemprotkan dan tidak disemprotkan (dengan batas waktu maksimal tidak disemproti larutan selama 10 menit).


2.1.1. FAKTOR LINGKUNGAN PADA POLA COCOK TANAM SISTEM HIDROPONIK Faktor lingkungan menjadi salah satu faktor yang berpengaruh pada pola cocok tanam hidroponik. Beberapa faktor lingkungan yang berpengaruh adalah kelembaban dan temperatur. Relative Humidity (RH) adalah persentase kandungan air di udara pada temperatur tertentu. Kondisi RH yang biasanya digunakan untuk pola cocok tanam hidroponik ialah sekitar 70%. Jika RH-nya terlalu tinggi, maka evapotranspirasi dan daya serap akar tanaman untuk mendapatkan nutrisi berkurang, dan jika di permukaan daun terdapat air bebas, maka dapat timbul cendawan yang akan mengambil isi sel dari tanaman. Bila RH terlalu rendah (dapat diakibatkan karena temperatur yang tinggi), evapotranspirasi akan berlangsung terlalu cepat dan tidak dapat diimbangi dengan pengadaan air oleh akar, sehingga tanaman akan layu. Selain itu pada RH yang rendah, tanaman dapat mengalami tipburn atau gosong pucuk pada tepi daun. Dengan adanya warna hitam pada tepi daun ini, selain penampilannya yang buruk juga kualitas dari tanaman akan menurun [7]. Temperatur yang biasa digunakan pada pola cocok tanam hidroponik berkisar antara 28 – 30 °C. Temperatur yang tinggi akan mempengaruhi temperatur larutan nutrisi pada tandon atau kolam. Pada larutan yang bertemperatur tinggi, kadar oksigen dalam larutan menurun yang mengakibatkan akar kekurangan energi untuk menyerap air [8]. Untuk mengatasi faktor – faktor lingkungan tersebut, biasanya pola cocok tanam hidroponik ditempatkan di dalam greenhouse. Greeenhouse tidaklah harus terbuat dari kaca, tetapi dapat juga digunakan plastik ultra violet (UV). Pada greenhouse dapat dipasang blower atau fan yang berfungsi untuk mengalirkan udara keluar dari dalam greenhouse ketika temperatur di dalam greenhouse tinggi. Dapat juga dipasang sprinkler yang akan menyemprotkan air untuk mengurangi ketinggian temperature dan menaikkan RH. Selain itu di dalam greenhouse juga dapat dipasang heater jika temperatur di dalam greenhouse terlalu rendah. Gambar 2.6 merupakan contoh Greenhouse untuk hidroponik yang seharusnya atau sebaiknya.


Gambar 2.6. Contoh Greenhouse Untuk Hidroponik

2.2

MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535 Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan

mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara masal (dalam jumlah banyak) membuat harganya menjadi lebih rendah (dibandingkan mikroprosesor). Mikrokontroler adalah komponen elektronika yang menggabungkan berbagai macam piranti tambahan kedalam mikrokomputer menjadi satu chip IC. Piranti gabungan ini memuat unit pemroses data pusat (CPU), unit memori (ROM dan RAM), Port I/O, dan ditambah dengan beberapa fasilitas lain seperti pewaktu, counter, dan layanan kontrol interupsi. Mikrokontroler lahir karena kebutuhan akan efektivitas pengendalian sistem yang akan dilakukan. Penggunaan mikrokontroler akan menambah efektivitas tersebut yang dilihat dari beban listrik yang dikonsumsi dan juga dari biaya yang relatif lebih rendah. Mikrokontroler juga digunakan untuk mengendalikan suatu sistem yang spesifik, yaitu sistem yang parameter pengendaliannya tidak terlalu rumit. 11 Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s RISC processor) memiliki arsitektur RISC 8-bit dan semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bit word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus detak, berbeda dengan instruksi MSC51 yang membutuhkan 12 siklus detak. Tentu saja itu terjadi karena kedua jenis mikrokontroller tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga Attiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, perifheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan mereka bisa dikatakan hampir sama 2.2.1

Arsitektur Atmega 8535 Pada Gambar 2.7 tersebut dapat dilihat bahwa ATmega8535 memiliki

bagian sebagai berikut [9]: 1.

Saluran I/O sebanyak 32, yaitu pada Port A, Port B, Port C, dan Port D.

2.

ADC 10 bit.

3.

Tiga unit Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.

4.

CPU yang terdiri atas 32 unit register.

5.

Watchdog Timer dengan osilator internal.

6.

SRAM sebesar 512 byte.

7.

Memori Flash sebesar 8 kB dengan kemampuan Read While Write.

8.

Unit interupsi internal dan eksternal.

9.

Port antarmuka SPI.

10.

EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

11.

Antarmuka komparator analog.

12.

Port USART untuk komunikasi serial.


Gambar 2.7. Diagram fungsional ATmega8535


2.2.2

Fitur Atmega 8535 Adapun kapabilitas detail ATmega8535 adalah sebagai berikut:

1.

Sistem mikroprosesor 8-bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.

2.

Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memori) sebesar 512 byte.

3.

ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

4.

Enam pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya listrik.

2.2.3

Konfigurasi Pin Atmega 8535 [10] Konfigurasi pin ATmega8535 dilihat pada Gambar 2.8. Dari gambar

tersebut maka dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATmega8535 sebagai berikut: 1.

VCC merupakan pin yang berfungsi untuk pin masukan catu daya.

2.

GND merupakan pin ground.

3.

Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.

4.

Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus yaitu Timer/Counter, komparator analog, dan SPI.

5.

Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Oscilator.

6.

Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial. RESET merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler.

7.

XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan detak eksternal.

8.

AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

9.

AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.


Gambar 2.8. Pin ATmega8535

2.3

SUCCESSIVE CONVERTER

APPROXIMATION

ANALOG

TO

DIGITAL

[11]

Analog To Digital Converter (ADC) tipe successive approximate ini memiliki resolusi dan kecepatan yang tinggi. Tiap-tiap proses konversi tidak dipengaruhi oleh hasil proses konversi sebelumnya. Lama proses konversi tetap dan tidak dipengaruhi oleh nilai tegangan input. Pada Gambar 2.9 dapat dilihat gambar blok digram skematik dari ADC.


Gambar 2.9. Blok Diagram Successive Approximation ADC

Konversi dimulai dengan memberikan sinyal Start Conversion. Lalu Succesive Approximate Register (SAR) memberikan logika “1” (HIGH) pada MSB ( 7 D ), sedangkan output lainnya ( 6 D - 0 D ) berlogika “0” (LOW). Output dari SAR ini masuk ke sebuah Digital To Analog Converter (DAC) 8 bit. Digital to analog converter akan melakukan konversi terhadap output dari SAR. Jika hasil konversi dari DAC lebih besar dari input analog, maka SAR akan memberikan 7 D logika “0”. Tetapi jika sebaliknya, SAR akan tetap membiarkan 7 D berlogika “1”. Lalu SAR akan memberikan logika “1” pada 6 D dan logika “0” pada output sisanya ( 5 D - 0 D ). Kemudian proses dilakukan sama seperti langkah sebelumnya, yaitu melakukan konversi pada output dari SAR melalui DAC. Proses ini dilakukan berulang sampai SAR memberikan logika ”1” pada 0 D (LSB), melakukan konversi DAC dan membandingkannya dengan input analog. Ketika proses di atas telah selesai, maka SAR akan mengirimkan sinyal status yang berfungsi sebagai informasi bahwa konversi telah selesai dilakukan dan mengaktifkan output buffer. Output dari buffer inilah yang merupakan hasil konversi ADC. Saat ini terdapat pula tipe serial successive approximation ADC. Tipe ini memiliki prinsip kerja sama seperti successive approximation ADC, 16 Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

hanya saja setelah output buffer terdapat sebuah shift register. Shift register, inilah yang membuat output digital berbentuk serial. Pada skripsi ini digunakan ADC tipe serial successive approximate.

2.4

SENSOR SUHU [12] Sensor suhu tipe LM35 merupakan IC sensor temperatur yang akurat,

yang tegangan keluarannya linear dan dalam satuan celcius. Jadi LM35 memiliki kelebihan dibandingkan sensor temperatur linear dalam satuan kelvin, karena tidak memerlukan pembagian dengan konstanta tegangan yang besar dari keluarannya untuk mendapatkan nilai dalam satuan celcius yang tepat. LM35 memiliki impedansi keluaran yang rendah, keluaran yang linear, dan sifat ketepatan dalam pengujian membuat proses interface untuk membaca atau mengontrol sirkuit lebih mudah. LM35 dapat digunakan dengan menggunakan catu daya tunggal , atau dengan catu positif dan negatif. LM35 dapat mengindera suhu pada rentang dari –55 ºC sampai dengan 150 ºC, dengan kenaikan tegangan sebesar 10 mVolt setiap kenaikan 1 ºC. Pin V+ dari LM35 dihubungkan ke catu daya, pin GND dihubungkan ke ground dan pin Vout – yang menghasilkan tegangan analog hasil penginderaan suhu sekitar – dihubungkan ke Vin(+) dari ADC 0831.

2.5

SENSOR KELEMBABAN Modul sensor kelembapan yang digunakan adalah 808H5V5. Modul ini

dirancang berdasarkan sensor kelembapan kapasitif. Modul ini sangat mudah digunakan sebagai komponen dari berbagai macam pengukuran kelembapan dan pengontrolan suatu produksi. Fitur-fitur yang terdapat pada modul ini yaitu [13]: a.

Murah

b.

Sensor polymer kapasitor

c.

Respon tegangan output linier tergantung pada kelembapan

d.

Akurasi yang tinggi

e.

Bisa bekerja di lingkungan yang buruk Aplikasi dari modul ini adalah: 17 Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

a.

Instrumentasi meteorologi

b.

Proses kontrol industri

c.

Instrumentasi pengukuran RH

d.

Dan lain-lain Spesifikasi dari modul ini dapat dilihat pada Tabel II.1 dan Tabel II.2 serta

grafik tentang perubahan output pada sensor kelembaban ditunjukkan pada Gambar 2.10 :

Tabel 2.1 Spesifikasi dari Sensor Kelembaban 808H5V5

Tabel 2.2 Berdasarkan pada tegangan 5V dan temperature 25ºC


Gambar 2.10 Grafik Perubahan Output pada Sensor Kelembaban


BAB 3 RANCANG BANGUN 3.1

SISTEM SECARA UMUM Pada Bab ini akan dibahas perancangan dan realisasi dari perangkat keras

dan perangkat lunak sistem pengaturan suhu, kelembaban, waktu pemberian nutrisi dan waktu pembuangan air dengan level ketinggian air untuk pola cocok tanam hidroponik . Untuk blok diagram secara umum, dapat dilihat pada Gambar 3.1.

DATA

PERANGKATLUNAK POWERSUPPLY5VDC

BASKOMDANINSTRUKSIINSTRUKSI PADAAVR ATMEGA8535

POWERSUPPLY AKTUATOR

POWERSUPPLY AKTUATOR

PERANGKAT KERAS

SENSORKELEMBAPAN

ANALOGTODIGITAL CONVERTER

SENSORSUHU

ANALOGTODIGITAL CONVERTER

DRIVER

AKTUATOR

PEMANAS

PEMANAS

POMPAAIRNUTRISI

POMPAAIRNUTRISI

POMPAAIRSPRINKLER

POMPAAIRSPRINKLER

FAN

FAN

DRIVERLEVEL

POMPALEVEL

AVRATMEGA8535 KEYPAD

POWERSUPPLY 5 VDC

DISPLAY

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem


3.1.1

Cara Kerja Sistem Cara kerja sistem secara umum berdasarkan pada blok diagram Gambar

3.1 adalah sebagai berikut : 1.

Seluruh kinerja dari sistem dikendalikan oleh pengendali yang bekerja sesuai dengan perintah yang diatur oleh perangkat lunak.

2.

Pada saat sistem diaktifkan, maka sistem akan menampilkan judul sistem kemudian dilanjutkan nama pembuat sistem beserta npmnya. Setelah itu, sistem akan meminta Anda memasukkan PASSWORD mengunakan keypad yang diisi dengan “42790”. Kemudian program akan menampilkan pilihan menu yaitu Otomatis dan Manual

3.

Apabila memilih Otomatis, maka sistem akan bekerja sesuai dengan program yang telah diisikan sebelumnya tanpa bisa mengubah timer nutrisi, range temperatur dan range kelembaban. Apabila Manual, maka program akan meminta memasukkan timer nutrisi yang diinginkan (berapa menit pompa nutrisi aktif) dari range 1 - 15 menit agar pompa nutrisi bekerja sesuai dengan waktu tersebut. Kemudian Anda diminta memasukkan range suhu yang diinginkan agar range suhu berapakah yang Anda inginkan untuk menjalankan fan atau heater. Setelah itu Anda diminta untuk memasukkan range kelembaban yang diinginkan agar range suhu ke berapakah yang anda inginkan untuk mengaktifkan pompa nutrisi atau heater.

4.

Sistem akan membaca besaran – besaran fisis berupa suhu dan kelembaban melalui sensor – sensor. Data yang diperoleh, akan di tampilkan di display.

5.

Pada Menu Otomatis, Jika data suhu yang diambil < 26ºC, maka sistem akan mengaktifkan pemanas yang akan mengalirkan udara ke luar dan ke dalam greenhouse sampai suhu di dalam greenhouse >26ºC dan tidak lebih dari 31ºC.

6.

Pada Menu Otomatis, Apabila suhu >31ºC, maka sistem akan menyalakan fan yang akan mengalirkan udara dari ke luar dan ke dalam greenhouse sampai suhu di dalam greenhouse <31ºC dan tidak lebih kecil dari 26ºC.


7.

Pada Menu Otomatis, Sedangkan untuk kelembaban <67 %, maka sistem menyalakan pompa sprinkler yang akan menyemprotkan air ke tanah selama 1 menit.

8.

Pada Menu Otomatis, Ketika kelembaban >72 %, maka sistem akan mengaktifkan pemanas sampai dicapai nilai kelembaban (RH) = 67 ≤ RH ≤ 72.

9.

Sistem akan kembali ke langkah 5 apabila menggunakan menu Otomatis

10.

Tekan tombol RESET apabila ingin kembali ke menu awal.

3.1.2

Spesifikasi Sistem Spesifikasi sistem pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1.

Timer yang dirancang untuk waktu pemberian nutrsi dapat diset dari 1–10 menit.

2.

Kelembaban yang dapat dibaca oleh sistem berada dalam rentang 30 80%.

3.

Suhu yang dapat dibaca oleh sistem berada dalam rentang 0ºC – 100ºC.

4.

Aktuator – aktuator akan aktif jika hasil pembacaan suhu dan kelembaban berada di luar batas – batas yang ditentukan. Batas – batas tersebut adalah: a. 26ºC ≤ Suhu ≤ 31ºC b. 67% ≤ RH ≤ 72%

5.

Untuk data suhu yang diambil < 26ºC, maka sistem akan mengaktifkan pemanas.

6.

Apabila suhu > 31ºC, maka sistem akan mengaktifkan fan.

7.

Ketika nilai kelembaban < 67%, maka sistem mengaktifkan pompa sprinkler, kemudian sprinkler akan menyemprotkan air ke tanaman hidroponik.

8.

Pada kelembaban > 72%, maka sistem akan mengaktifkan pemanas.

9.

Pengaturan kerja sistem secara keseluruhan menggunakan mikrokontroler AVR Atmega 8535 yang sudah berisi instruksi-instruksi atau program yang dibuat dalam BASCOM AVR.


3.2

PERANCANGAN DAN REALISASI PERANGKAT KERAS

3.2.1

Spesifikasi Perangkat Keras Perangkat keras sistem pengaturan suhu, kelembaban dan waktu

pemberian nutrisi untuk pola cocok tanam hidroponik terbagi menjadi delapan buah subsistem. Spesifikasi dari subsistem – subsistem tersebut adalah sebagai berikut : 1.

Subsistem sensor a. Sensor suhu untuk membaca suhu b. Sensor kelembaban untuk membaca kelembaban

2.

Subsistem analog to digital converter (ADC) ADC yang digunakan adalah serial data output ADC dengan resolusi 8 bit

3.

Subsistem pengendali Untuk pengendali menggunakan mikrokontroler AVR Atmega 8535

4.

Subsistem driver Menggunakan fungsi transistor sebagai saklar. Jumlah driver sebanyak empat buah, yaitu driver untuk aktuator pompa air, fan, pompa sprinkler, pompa level dan pemanas.

5.

Subsistem aktuator Pada tugas akhir ini aktuator – aktuator yang digunakan hanya aktuator - aktuator yang disesuaikan kondisinya dengan ukuran greenhouse. Spesifikasi dari aktuator – aktuator tersebut adalah : a. Pompa nutrisi menggunakan submersible pump akuarium yang digunakan untuk mengalirkan nutrisi dengan catu daya 220 Vac. b. Pompa air menggunakan submersible pump akuarium yang digunakan untuk mengalirkan air ke sprinkler dengan catu daya 220 Vac. c. Pompa air menggunakan submersible pump akuarium yang digunakan untuk mengalirkan pembuangan air dengan catu daya 220 Vac. d. Fan untuk personal computer (PC) 12 VDC / 0,3 A. e. Lampu yang berfungsi sebagai pemanas dengan catu daya 220 Vac. f. Seluruh aktuator terpasang di greenhouse. 23 Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

Greenhouse

yang

digunakan

sebagai

pengujian

memiliki

spesifikasi yang ditunjukan pada Gambar 3.2. 20cm

40cm

15cm 37cm

28cm 30cm 60cm

PERANCANGAN GREENHOUSE DENGAN AQUARIUM

FAN SPRINKLER Gambar 3.2 Greenhouse dengan menggunakan aquarium untuk pengujian

6.

Subsistem keypad Menggunakan keypad yang berfungsi sebagai pegisian password dan pemilihan menu

7.

Subsistem catu daya a. VDC untuk subsistem pengendali, subsistem sensor, subsistem display, subsistem driver dan subsistem ADC b. 12 VDC untuk subsistem fan c. 220 Vac yang langsung diambil dari jala – jala listrik untuk catu daya pemanas dan pompa air

8.

Subsistem display Liquid Cristal Display (LCD) matrik 16 x 2


3.2.2

Arsitektur Perangkat Keras Perangkat keras sistem pengaturan suhu, kelembaban, waktu pemberian

nutrisi dan waktu pembuangan air dengan level ketinggian air untuk pola cocok tanam hidroponik terdiri dari 8 buah subsistem yaitu subsistem sensor yang terdiri dari dua buah sensor, subsistem ADC sebanyak dua buah, subsistem pengendali, subsistem driver, subsistem aktuator, subsistem keypad, subsistem catu daya (power supply) yang terdiri dari dua buah catudaya dan subsistem display. Arsitektur Perangkat keras dari sistem pengaturan suhu, kelembaban waktu pemberian nutrisi dan waktu pembuangan air dengan level ketinggian air untuk pola cocok tanam hidroponik dapat dilihat pada Gambar 3.3.

POWER SUPPLY AKTUATOR

PERANGKAT KERAS

SENSOR KELEMBAPAN

ANALOG TO DIGITAL CONVERTER

SENSOR SUHU

ANALOG TO DIGITAL CONVERTER

DRIVER

AKTUATOR

PEMANAS

PEMANAS

POMPA AIR NUTRISI

POMPA AIR NUTRISI

POMPA AIR SPRINKLER

POMPA AIR SPRINKLER

FAN

FAN

DRIVER LEVEL

POMPA LEVEL

AVR ATMEGA 8535

KEYPAD

POWER SUPPLY 5 VDC

DISPLAY

Gambar 3.3 Blok Diagram Perangkat Keras Sistem

3.2.3 Subsistem Sensor 3.2.3.1 Sensor Suhu Sensor suhu tipe LM35 merupakan IC sensor temperatur yang akurat, yang tegangan keluarannya linear dan dalam satuan celcius. Jadi LM35 memiliki kelebihan dibandingkan sensor temperatur linear dalam satuan kelvin, karena tidak memerlukan pembagian dengan konstanta tegangan yang besar dari keluarannya untuk mendapatkan nilai dalam satuan celcius yang tepat. LM35 memiliki impedansi keluaran yang rendah, keluaran yang linear, dan sifat ketepatan dalam pengujian membuat proses interface untuk membaca atau 25 Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

mengontrol sirkuit lebih mudah. LM35 dapat digunakan dengan menggunakan catu daya tunggal , atau dengan catu positif dan negatif. LM35 dapat mengindera suhu pada rentang dari –55 ºC sampai dengan 150 ºC, dengan kenaikan tegangan sebesar 10 mVolt setiap kenaikan 1 ºC. Pin V+ dari LM35 dihubungkan ke catu daya, pin GND dihubungkan ke ground dan pin Vout – yang menghasilkan tegangan analog hasil penginderaan suhu sekitar – dihubungkan ke Vin(+) dari ADC 0831.

3.2.3.2 Sensor Kelembaban Modul sensor kelembaban yang digunakan adalah 808H5V5. Spesifikasi dari modul ini dapat dilihat pada Tabel III.1: Tabel III.1 Karakteristik Sensor Kelembaban 808H5V5

Berdasarkan spesifikasi diatas sensor ini memiliki range pengukuran dari 0% – 100% dan range signal output yang dihasilkan dari sensor ini adalah 0.8V – 3.9V. Output dari sensor ini dihubungkan dengan ADC 0831 kemudian akan dibaca oleh pengendali setiap perubahannya tegangan dari sensor. Pengendali akan mengkonversikan ke dalam bentuk % yang digunakan untuk mengukur kelembaban.


3.2.3.3 Subsistem ADC 0831 Sinyal dari sensor suhu dan sensor kelembaban merupakan sinyal analog 0V – 5V. Sinyal dari kedua jenis sensor ini diubah menjadi sinyal digital menggunakan ADC0831. Gambar berikut adalah gambar subsistem ADC 0831. Besarnya tegangan referensi ( reff V ) yang diberikan pada ADC 0831 sebesar 5 VDC dan besarnya nilai ini merupakan besar nilai maksimum yang dapat masuk ke ADC, sehingga ADC dapat melakukan konversi dengan kenaikan setiap bit sebesar 19,53 mV. Nilai tersebut didapat dari persamaan:

Kenaikan setiap bit = Vref/256

Pada Gambar 3.4 merupakan dua buah rangkaian ADC yang diberikan input oleh sensor suhu dan kelembaban sehingga perubahan tegangan yang terjadi pada masing-masing sensor dikonversi ke bentuk digital sehingga data yang masuk ke dalam mikrokontroler dapat dibaca nilainya dan data dikirimkan secara serial.

Gambar 3.4 Rangkaian ADC 0831


Pada Gambar 3.5 merupakan gambar realisasi rangkaian dari 2 buah ADC 0831 yang dihubungkan dengan mikrokontroler AVR Atmega 8535 melalui port B. ADC yang pertama digunakan untuk pengambilan data dari sensor suhu sedangkan ADC yang kedua digunakan untuk mengambil data dari sensor kelembaban.

Gambar 3.5 Realisasi rangkaian ADC 0831

3.2.4

Subsistem Keypad Keypad yang digunakan adalah 4 x 3 (4 baris dan 3 kolom). Keypad disini

berfungsi untuk pengisian password, pemberian waktu nutrisi, range suhu, dan range kelembaban. Pada Gambar 3.6 diperlihatkan 7 data keypad yang masuk ke dalam mikrokontroler AVR Atmega 8535.


Gambar 3.6 Rangkaian Keypad

Gambar 3.7 merupakan realisasi rangkaian keypad yang dihubungkan ke mikokontroler melalui port A.

Gambar 3.7 Realisasi Keypad

3.2.5

Subsistem Pengendali DT-AVR Low Cost Micro System merupakan sebuah modul single chip

dengan basis mikrokontroller AVR dan memiliki kemampuan untuk melakukan komunikasi data serial secara UART RS-232 serta pemrograman memori melalui ISP (In-System Programming). Modul ini cocok untuk aplikasi-aplikasi sederhana hingga menengah. Contoh aplikasinya aadalah pengendali tampilan LED,


pengendali driver motor, voltmeter digital, komunikasi data antara modul dengan PC, dan lain-lain.

3.2.5.1 Spesifikasi Hardware 1.

Mikrokontroler Atmega 8535 yang mempunyai 8 Kb Falsh Memori dan 8 channel ADC dengan resolusi 10 bit

2.

Memiliki jalur Input/output hingga 35 pin

3.

Terdapat Eksternal Brown Out Detector sebagai rangkaian reset

4.

Konfigurasi jumper untuk melakukan pemilihan beberapa model pengambilan tegangan referensi untuk AVR dengan internal ADC

5.

LED Programming Indikator

6.

Frekuensi Osilator sebesar 4 MHz

7.

Tersedia jalur komunikasi serial UART RS-232 dengan konektor RJ11.

8.

Tegangan Input Power Supply 9 – 12 VDC dan output 5 VDC

1.2.5.2 Tata Letak Dan Konfigurasi Jumper Pada Gambar 3.8 dapat kita lihat tata letak dan konfigurasi jumper dari tampak atas DT-AVR.

Gambar 3.8 Tampak Atas DT-AVR


Pada Gambar 3.9 merupakan alokasi dari pin-pin pada DT – AVR sehingga kita dapat mengetahui pin yang dipakai sebagai input atau output. Sedangkan pada Gambar 3.10 dapat kita lihat skematik dari DT – AVR yang dapat memudahkan kita dalam merancang tugas akhir ini.

Gambar 3.9 Alokasi Pin-Pin pada DT-AVR


Gambar 3.10 Schematic dari DT-AVR Gambar 3.11 merupakan gambar realisasi dari DT AVR Atmega 8535 yang memiliki port A, B, C dan D yang mana port – port ini dihubungkan dengan sub – sub sistem pada sistem pengaturan suhu, kelembaban dan waktu pemberian nutrisi.

Gambar 3.11 Realisasi DT - AVR Atmega 8535


3.2.6

Subsistem Driver Driver pada Gambar 3.12 digunakan untuk menggerakkan aktuator-

aktuator sesuai dengan program yang telah dibuat. Driver ini terdiri atas komponen Resistor, Dioda, Transistor, dan Relay. Pada ouput dari rangkaian AC dilengkapi dengan Fuse agar melindungi rangkaian apabila terjadi short-circuit.

Gambar 3.12 Rangkaian driver yang digunakan untuk menggerakkan Aktuator

Gambar 3.13 merupakan gambar realisasi dari rangkaian driver yang dihubungkan ke mikokontroler melalui port D.


Gambar 3.13 Realisasi Rangkaian Driver

3.2.7

Subsistem Aktuator Aktuator-aktuator yang digunakan adalah:

1.

Pompa nutrisi menggunakan submersible pump akuarium yang digunakan untuk mengalirkan nutrisi dengan catu daya 220 Vac.

2.

Pompa air menggunakan submersible pump akuarium yang digunakan untuk mengalirkan air ke sprinkler dengan catu daya 220 Vac.

3.

Pompa air menggunakan submersible pump akuarium yang digunakan untuk pembuangan air dengan catu daya 220 Vac.

4.

Fan sebanyak empat buah untuk personal computer (PC) 12 VDC / 0,3 A.

5.

Lampu yang berfungsi sebagai pemanas dengan catu daya 220 Vac. Input dari dari aktuator-aktuator ini masuk ke output dari driver yang telah

dirancang sebelumnya sesuai dengan spesifikasi dari aktuator-aktuator tersebut. Gambar 3.14 merupakan gambar realisasi dari aktuator - aktuator yang dihubungkan ke mikrokontroler melalui port D.


Gambar 3.14 Realisasi aktuator – aktuator

3.2.8

Subsistem Catu Daya Catu daya yang dihasilkan oleh rangkaian pada gambar di bawah ini

adalah +12V, -12V, dan +5V. Input pada catu daya diberikan tegangan AC sebesar 12Vac, 9Vac, dan CT dari sebuah transformator. Tegangan-tegangan tersebut diserahkan dengan menggunakan diode bridge. Tegangan-tegangan yang telah diserahkan diregulasi dengan menggunakan regulator 7812, 7912, dan 7805. 7812 digunakan untuk menghasilkan tegangan +12V. 7912 digunakan untuk menghasilkan tegangan -12V. Sedangkan 7805 digunakan untuk menghasilkan tegangan +5V. Kapasitor-kapasitor pada rangkaian digunakan untuk mengatasi ripple (naik turun tegangan) tegangan. Fuse digunakan untuk mengamankan rangkaian apabila terjadi short-circuit atau kelebihan beban. Untuk rangkaian power supply dapat kita lihat pada Gambar 3.15.


Gambar 3.15 Rangkaian Power Supply

Pada Gambar 3.16 diperlihatkan realisasi dari rangkaian power supply yang sudah ditempatkan pada sebuah box berwarna hitam yang dilengkapi dengan saklar ON/OFF.

Gambar 3.16 Box Rangkaian Power Supply 36 Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

3.2.9

Subsistem Display LCD

digunakan

untuk

menampilkan

data

yang

diberikan

oleh

mikrokontroller melalui program yang dibuat. LCD akan menampilkan judul, nama, dan segala bentuk kerja yang sedang dilakukan oleh mikrokomtroler. Gambar 3.17 merupakan gambar dari konfigurasi pin LCD 16 karakter x 2 baris.

Gambar 3.17 Konfigurasi Pin LCD 16 Karakter x 2 Baris

Tabel III. 2 Karakteristik Pin LCD

Gambar 3.18 merupakan gambar dari rangkaian LCD dan Gambar 3.19 merupakan gambar realisasi dari display LCD. LCD dihubungkan dengan mikrokontroler melalui port C. 37 Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

Gambar 3.18 Rangkaian LCD

Gambar 3.19 Realisasi LCD


3.3

PERANCANGAN DAN REALISASI PERANGKAT LUNAK Perancangan dan realisasi perangkat lunak dilakukan untuk mengatur

kinerja mikrokontroler AVR Atmega 8535, dimana mikrokontroler AVR Atmega 8535 merupakan otak subsistem pengendali. Perangkat lunak pada mikrokontroler berfungsi untuk melakukan pengendalian seluruh subsistem.

3.3.1

Spesifikasi Perangkat Lunak Spesifikasi perangkat lunak yang akan dirancang adalah sebagai berikut:

a.

Perangkat lunak yang dirancang dibuat dengan bahasa baskom AVR.

b.

Program

-

program

yang

dibuat

menggunakan

intruksi-intruksi

mikrokontroler AVR Atmega 8535 c.

Software yang digunakan untuk meuliskan program adalah Baskom AVR

3.3.2

Diagram Alir Perangkat Lunak Algoritma perangkat lunak dibuat untuk mempermudah pembuatan

program dari seluruh sistem. Gambar 3.20 adalah diagram alir secara umum dari seluruh sistem:


START

TEST OUTPUT

M E N A M P IL K A N NAMA, NPM DAN JU DU L

M E N A M P IL K A N P E R M IN T A A N PASSW ORD

MASUKAN PASSW ORD

T ID A K

OK?

YA M E N A M P IL K A N MENU 1 . O T O M A T IS 2. M ANUAL

MASUKAN P IL IH A N MENU

T ID A K

P IL IH A N = 1 ?

T ID A K

P IL IH A N = 2 ?

YA

YA B

A


A

MENAMPILKAN SISTEM OTOMATIS

TIMER RUN 3 MENIT

LEVEL ON

MENGAMBIL DATA DARI SENSOR KELEMBABAN

DELAY 4 DETIK

KONVERSI DATA KELEMBABAN

LEVEL OFF

DELAY 5 DETIK MENAMPILKAN KELEMBABAN

NUTRISI ON

MENGAMBIL DATA DARI SENSOR SUHU

DELAY 3 DETIK

NUTRISI OFF KONVERSI DATA SUHU

MENAMPILKAN SUHU

SUHU < 26 OR KELEMBABAN > 72

YA HEATER ON KIPAS OFF SPRINKLER OFF

TIDAK

TIDAK

SUHU > 31

KELEMBABAN < 67

YA

TIDAK SPRINKLER OFF KIPAS OFF HEATER OFF

YA

KIPAS ON HEATER OFF

SPRINKLER ON HEATER OFF


B

M E N A M P IL K A N S IS T E M MANUAL

M E N A M P IL K A N W A K T U N U T R IS I = … . M E N IT

MASUKAN W AKTU N U T R IS I

S IM P A N K E O

K IP A S O N M A X T E M P = ...º C

MASUKAN SUHU

S IM P A N K E K

HEATER O N M A X T E M P = ...º C

MASUKAN SUHU

C


C

SIMPAN KE L

SPRINKLER ON MAX HUMID = …%

MASUKAN HUMIDITY

SIMPAN KE M TIMER RUN O MENIT

LEVEL ON

HEATER ON MAX HUMID = …%

DELAY 4 DETIK MASUKAN HUMIDITY

LEVEL OFF

DELAY 5 DETIK

SIMPAN KE N

NUTRISI ON

E

MENGAMBIL DATA DARI SENSOR KELEMBABAN

DELAY 3 DETIK

KONVERSI DATA KELEMBABAN

NUTRISI OFF

D


D

MENAMPILKAN KELEMBABAN

MENGAMBIL DATA DARI SENSOR SUHU

KONVERSI DATA SUHU

MENAMPILKAN SUHU

TIDAK SUHU <= L OR KELEMBABAN > N

TIDAK

SUHU > K

YA

HEATER ON KIPAS OFF SPRINKLER OFF

YA

TIDAK SPRINKLER OFF KIPAS OFF KELEMBABAN < M HEATER OFF

E

YA

KIPAS ON HEATER OFF

SPRINKLER ON HEATER OFF

Gambar 3.20 Diagram Alir Sistem

Program dimulai dengan melakukan test output dari rangkaian driver untuk mengetahui bekerja atau tidaknya aktuator-aktuator yang dipakai. Kemudian dilanjutkan dengan display menampilkan nama pembuat sistem beserta npm-nya, dilanjutkan dengan judul sistem. Setelah itu, sistem akan meminta Anda memasukkan PASSWORD

5 angka mengunakan keypad yang diisi dengan

“42790”. Apabila salah dalam mengisikan password maka program akan meminta password kembali. Jika password benar maka display akan menampilkan pilihan menu yaitu 1. Otomatis dan 2. Manual.


Apabila yang dipilih adalah menu pertama (Otomatis), maka display akan menampilkan tulisan “Sistem Otomatis” kemudian langsung membaca nilai suhu, kelembaban, dan mengambil data dari sensor suhu dan kelembaban dalam lingkungan model Greenhouse aquarium serta mengaktifkan timer 2 menit untuk mengaktifkan pompa pembuangan air dan pompa nutrisi. Data yang diambil dari sensor suhu dan kelembaban dikonversi terlebih dahulu kemudian akan ditampilkan pada display. Jika setelah diambil datanya ternyata suhu yang di dapat < 26 oC atau kelembaban > 72% maka pemanas akan aktif, sprinkler dan fan tidak aktif. Namun jika tidak berada pada kondisi tersebut dimana nilai kelembaban < 67 % maka sprinkler akan aktif. Dan ternyata nilai data suhu yang diambil juga tidak berada pada kedua kodisi tersebut yaitu pada suhu > 31 oC maka fan aktif dan pemanas akan off. Jika yang dipilih adalah menu kedua (manual), maka sistem akan meminta berapa lama waktu maximum yang diinginkan dalam pemberian nutrisi. Kemudian sistem akan meminta nilai suhu maximum agar fan aktif, dan nilai suhu maksimum sehingga pemanas aktif. Untuk sensor kelembaban, maka sistem akan meminta nilai dari kelembaban maksimum sehingga pompa sprinkler aktif dan nilai kelembaban maksimum sehingga pemanas aktif.


BAB 4 UJI COBA DAN ANALISIS

Bab ini akan membahas pengujian dan analisis perangkat-perangkat yang telah dirancang dan direalisasikan sebagaimana telah dijelaskan pada bab sebelumnya. 4.1

UJI COBA DAN ANALISIS PERANGKAT KERAS

4.1.1

Uji Coba Subsistem Sensor

4.1.1.1 Sensor Suhu Pengujian sensor dilakukan dengan mengukur tegangan output dari sensor suhu LM35 dan membandingkannya dengan hasil yang ditampilkan di display. Pada Gambar 4.1 dapat kita lihat gambar blok diagram dari sensor suhu.

Gambar 4.1 Blok Diagram Pengujian Sensor Suhu

Sensor suhu LM35 memiliki karakteristik tegangan output sebesar 10 mV/ o

C. Dimisalkan suhu yang terdeteksi sebesar 27oC, maka sensor suhu LM35 akan

menghasilkan tegangan output sebesar 270 mV, sehingga di dapat persamaan tegangan output LM35: 46 Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

VLM35 = Suhu X 10 mV ………………………………..(4.1) Pengukuran dilakukan dengan mengambil data sehingga didapat 7 data pengukuran. Tabel 4.1. adalah tabel hasil pengukuran tegangan output sensor suhu LM35.

Tabel 4.1. Tabel Hasil Pengukuran Output Sensor Suhu LM35. No

Tegangan

Nilai Suhu Hasil

Nilai Suhu Alat

Nilai Suhu pada

Output

Perhitungan

Temperatur

Display ( oC )

LM35 (mV)

(Air Raksa)

1

288

28,8

27

26

2

300

30

28,5

27

3

308

30,8

30,5

28

4

313

31,3

31,5

29

5

320

32

32,5

30

6

340

34

33

31

7

357

35,7

34

32

Pada data pertama, error yang terjadi adalah %Error = (27 – 26)/27 X 100% = 3,7% Pada data kedua, error yang terjadi adalah %Error = (28,5 - 27)/28.5 X 100% = 5,26% Pada data ketiga, error yang terjadi adalah %Error = (30,5 - 28)/30.5 X 100% = 4,91% Pada data keempat, error yang terjadi adalah %Error = (31,5 - 29)/31,5 X 100% = 7,93% Pada data kelima, error yang terjadi adalah %Error = (32,5 - 30)/32,5 X 100% = 0,76%


Pada data keenam, error yang terjadi adalah %Error = (33 - 31)/33 X 100% = 6,06% Pada data ketujuh, error yang terjadi adalah %Error = (34 - 32)/34 X 100% = 5,88% Rata – rata dari %Error yang terjadi adalah %Error = (3,7% + 5,26% + 4,91% + 7,93% + 0,76% + 6,06% + 5,88%)/7 %Error = 4,92% Jadi, dari perhitungan %Error diatas maka sensor bekerja dengan baik karena %Error berada pada ±10%.

4.1.1.2 Sensor Kelembaban Pengujian sensor dilakukan dengan mengukur tegangan output dari modul sensor kelembapan 808H5V5 dan melihat hasil yang ditampilkan di display. Hasil ini kemudian dibandingkan dengan tegangan output dari datasheet modul sensor 808H5V5. Tabel 4.2. adalah tabel hasil pengukuran sensor kelembaban dan Tabel 4.3. adalah tabel tegangan output modul sensor 808H5V5 yang diperoleh dari datasheet [14].


Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Modul Sensor Kelembapan 808H5V5. Nomor

Tegangan Output

Tampilan Nilai Kelembaban

808H5V5 (V)

Pada Display (%)

1

2,71

67

2

2,75

67

3

2,78

68

4

2,82

68

5

2,84

69

6

2,90

69

7

2,92

70

8

2,96

70

9

3,00

71

10

3,05

71

Tabel 4.3. Tegangan Output Modul Sensor Kelembapan 808H5V5 RH (%)

Tegangan Output Sensor (V)

80

3,3

70

3,01

60

2,72

50

2,41

40

2.08

30

1,73

Pada perhitungan error tegangan yang diambil adalah data ketiga dan kedelapan karena nilai RH pada tampilan sama dengan RH pada output datasheet modul. Selain itu juga disebabkan kenaikan RH linier dengan tegangan outputnya Pada data kedelapan dari pengukuran dengan data sheet pada sensor kelembaban, maka error tegangan yang terjadi adalah %Error = (3,01 – 2,96)/3,01 X 100% = 1,66% Dari hasil perhitungan di atas, sensor bekerja cukup baik karena %Error masih berada diantara ±10%.


4.1.2

Uji Coba Subsistem Pengendali Uji coba subsistem pengendali dilakukan dengan cara mengukur tegangan

setiap pin dari port A, B, C, D dalam kondisi high dan low menggunakan multimeter digital. Gambar 4.2 adalah gambar blok pengujian rangkaian subsistem pengendali. Tabel 4.4 adalah tabel hasil pengujian subsistem pengendali.

Gambar 4.2 Blok Diagram Uji Coba Subsistem Pengendali

Tabel 4.4 Tabel Hasil Uji Coba Subsistem Pengendali PIN

KONDISI (VOLT) HIGH

LOW

PA0

4,22

0,00

PA1

4,22

PA2

PIN

KONDISI HIGH

LOW

PC0

4,22

0,00

0,00

PC1

4,22

0,00

4,22

0,00

PC2

4,22

0,00

PA3

4,22

0,00

PC3

4,22

0,00

PA4

4,22

0,00

PC4

4,22

0,00

PA5

4,22

0,00

PC5

4,22

0,00

PA6

4,22

0,00

PC6

4,22

0,00

PA7

4,22

0,00

PC7

4,22

0,00

PB0

4,22

0,00

PD0

4,22

0,00

PB1

4,22

0,00

PD1

4,22

0,00


PB2

4,22

0,00

PD2

4,22

0,00

PB3

4,22

0,00

PD3

4,22

0,00

PB4

4,22

0,00

PD4

4,22

0,00

PB5

4,22

0,00

PD5

4,22

0,00

PB6

4,22

0,00

PD6

4,22

0,00

PB7

4,22

0,00

PD7

4,22

0,00

4.1.3

Uji Coba Subsistem Driver Uji coba subsistem driver dilakukan dengan cara mengukur level tegangan

dari VML ke kaki kolektor transistor NPN pada saat basis transistor diberi logika high atau low dari mikrokontroler. Selain itu juga diuji kondisi dari relay. Gambar 4.3 adalah gambar blok diagram pengujian subsistem driver dan Tabel 4.5 adalah tabel hasil pengujian subsistem driver.

Gambar 4.3 Blok Diagram Pengujian Subsistem Driver


Tabel 4.5 Tabel Hasil Uji Coba Subsistem Driver. Driver

Signal

Tegangan (Volt)

Kondisi Relay

1

Low

0,00

Tidak Terhubung

High

4,22

Terhubung

Low

0,00

Tidak Terhubung

High

4,22

Terhubung

Low

0,00

Tidak Terhubung

High

4,22

Terhubung

Low

0,00

Tidak Terhubung

High

4,22

Terhubung

Low

0,00

Tidak Terhubung

High

4,22

Terhubung

2

3

4

5

Berdasarkan Tabel 4.5 dapat dilihat bahwa hasil pengujian subsistem driver dapat bekerja sesuai kondisi dengan yang diinginkan dimana tegangan pada relay sudah sesuai dengan spesifikasi pada relay. . 4.2

UJI COBA PERANGKAT LUNAK Pengujian perangkat lunak menggunakan BASKOM-AVR. Software ini

digunakan untuk meng-compile program yang sudah dibuat ke dalam chip mikrokontroler ATmega 8535. Uji coba ketepatan program dilakukan dengan cara nmelakukan pengecekan jika terjadi kesalahan pada output perangkat keras, maka program dicek kembali apakah ada kesalahan pada output tersebut, kemudian program dicompile kembali ke dalam chip. Gambar 4.4 adalah gambar Software BASKOM-AVR.


. Gambar 4.4 BASKOM-AVR

4.3

UJI COBA SISTEM

4.3.1

Uji Coba Waktu Pemberian Nutrisi Pengujian waktu pemberian nutrisi dilakukan untuk mengetahui lamanya

waktu yang telah diset. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan stopwatch. Pengujian dilakukan dengan mengambil sample pada setting waktu 2 menit. Tabel Tabel 4.7 dapat dilihat kondisi jumlah Nutrisi yang masuk dan Ketinggian Level pembuangan air berdasarkan ketinggian air dalam greenhouse dan jumlah air (ml). hal ini memudahkan kita mengetahui berapa besar jumlah yang akan dimasukkan oleh nutrisi ke dalam greenhouse dengan ketinggian level pembuangan air.


Tabel 4.6 Tabel Perhitungan Ketinggian dan Jumlah Air dari Nutrisi dan Level Pembuangan Air Jumlah

Jumlah Nutrisi

Ketinggian

Ketinggian

Keadaan

Pembuangan

Masuk

Level

Nutrisi Masuk

Awal

Air

( ml )

Pembuangan

( cm )

14,1 cm

( ml)

Air ( cm )

280

300

13,8

14,3

13,9

14,5

14,2

14,7

14,4

14,9

Pertama, keadaan awal ketinggian level air pada aquarium adalah 14,1cm. Ketika air dibuang sebanyak 280 ml maka ketinggian level air adalah 13,8. Kemudian nutrisi masuk ke dalam sebanyak 300 ml menyebabkan ketinggian level air berubah menjadi 14,3 cm, maka error yang terjadi adalah 14,3 – 14,1 = 0,2cm. Pada waktu kedua, air dibuang kembali sebanyak 280 ml sehingga menyebabkan level ketinggian air 13,9 cm. Kemudian nutrisi masuk ke dalam sebanyak 300ml menyebabkan ketinggian level air berubah menjadi 14,5 cm, maka error yang terjadi adalah 14,5 – 14,3 (waktu ketinggian level keadaan kedua) = 0,2 cm. Pada waktu ketiga, air dibuang kembali sebanyak 280 ml sehingga menyebabkan level ketinggian air 14,2 cm. Kemudian nutrisi masuk ke dalam sebanyak 300ml menyebabkan ketinggian level air berubah menjadi 14,7 cm, maka error yang terjadi adalah 14,7 – 14,5 (waktu ketinggian level keadaan ketiga) = 0,2 cm. Pada waktu keempat, air dibuang kembali sebanyak 280 ml sehingga menyebabkan level ketinggian air 14,4 cm. Kemudian nutrisi masuk ke dalam sebanyak 300ml menyebabkan ketinggian level air berubah menjadi 14,9 cm, maka error yang terjadi adalah 14,9 – 14,7 (waktu ketinggian level keadaan keempat) = 0,2 cm. Seharusnya jumlah air yang dikeluarkan sama dengan jumlah nutrisi yang masuk sehingga ketinggian air tetap sama. Tetapi pada percobaan ini 54 Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

terdapat selisih 0,2 cm yang menyebabkan bertambahnya ketinggian level air 0,2 cm / waktu yang di set.

4.3.2

UJI COBA SELURUH SISTEM Uji coba sistem dilakukan di dalam sebuah miniatur greenhouse dengan

ukuran 60cm x 30cm x 37 cm. Gambar 4.5 adalah gambar miniature greenhouse yang digunakan sebagai tempat pengujian. Miniatur greenhouse tersebut telah dipasangi aktuator – aktuator.

Gambar 4.5 Model Greenhouse yang Dirancang menggunakan Aquarium

Pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah sistem dapat bekerja dengan baik. Pengujian dilakukan pada sembilan kondisi. Pengujian dilakukan pada ukuran greenhouse sebesar 60 cm x 30 cm x 37 cm. Data yang dicatat adalah data aktifnya aktuator dari kesembilan kondisi untuk mencapai kondisi suhu 26 ºC – 31 ºC dan kelembapan 67 % – 72 %. Tabel 4.7 adalah tabel hasil pengujian seluruh sistem.


Tabel 4.7 Hasil Uji Coba Seluruh Sistem KONDISI

AKTUATOR

SUHU (ºC) KELEMBAPAN (%) SPRINKLER FAN HEATER < 26

< 67

OFF

OFF

ON

< 26

67 – 72

OFF

OFF

ON

< 26

> 72

OFF

OFF

ON

26 – 31

< 67

ON

OFF

OFF

26 – 31

67 – 72

OFF

OFF

OFF

26 – 31

> 72

OFF

OFF

ON

>31

< 67

ON

OFF

OFF

>31

67 – 72

OFF

ON

OFF

>31

> 72

OFF

OFF

ON

Dari hasil pengujian, dapat disimpulkan bahwa sistem bekerja dimana output dari seluruh kondisi dapat bekerja sesuai dengan kondisi yang diinginkan. Pada pengujian berdasarkan menu otomatis maka didapatkan frekuensi aktifnya Heater, Sprinkler, Nutrisi, dan Pembuangan Air. Tabel 4.8 merupakan frekuesi aktifnya heater yang digunakan mengetahui berapa kali heater aktif dalam waktu yang telah ditentukan. Saat heater aktif sesuai dengan kondisi batas set otomatis yaitu dimana suhu kelembaban < 72 % maka heater bekerja sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan dan diinginkan. Setelah didapatkan dari hasil percobaan maka didapatkan grafik seperti pada Gambar 4.6


Tabel 4.8 Frekuensi Aktifnya Heater Waktu (Jam)

Frekuensi Aktif (Kali)

Range Data Kelembaban

Range Data Temperatur

1

51

67 % – 86 %

26 – 35 oC

2

104

67 % – 73 %

26 – 33 oC

3

155

67 % – 80 %

26 – 31 oC

4

208

67 % – 74 %

26 – 35 oC

5

260

67 % - 78 %

26 – 32 oC

6

312

67 % - 73 %

26 – 30 oC

7

364

67 % - 75 %

26 – 33 oC

8

416

67 % - 73 %

26 – 32 oC

Gambar 4.6 Grafik Frekuensi Heater

Tabel 4.9 merupakan frekuensi aktifnya sprinkler yang digunakan mengetahui berapa kali sprinkler aktif dalam waktu yang telah ditentukan. Setelah didapatkan dari hasil percobaan maka didapatkan grafik seperti pada Gambar 4.7


Tabel 4.9 Frekuensi Aktifnya Sprinkler Waktu (Jam) Frekuensi Aktif (Kali) Range Data Kelembaban 1

0

67 % – 86 %

2

0

67 % – 73 %

3

0

67 % – 80 %

4

0

67 % – 74 %

5

0

67 % - 78 %

6

0

67 % - 73 %

7

0

67 % - 75 %

8

0

67 % - 73 %

Gambar 4.7 Grafik Frekuensi Sprinker

Dari hasil percobaan, sprinkler tidak aktif karena kondisi pada sistem normal dan kelembaban pada greenhouse tidak pernah mencapai kurang dari 67%. Tabel 4.10 merupakan frekuensi aktifnya nutrisi yang digunakan mengetahui berapa kali pompa nutrisi aktif dalam waktu yang telah ditentukan ( 2 menit ). Setelah didapatkan dari hasil percobaan maka didapatkan grafik seperti pada Gambar 4.8 58 Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

Tabel 4.10 Frekuensi Aktifnya Nutrisi Waktu (Jam) Frekuensi Aktif (Kali) 1

27

2

54

3

81

4

108

5

135

6

162

7

189

8

216

Gambar 4.8 Grafik Frekuensi Nutrisi

Tabel 4.11 merupakan frekuensi aktifnya pompa pembuangan air yang digunakan mengetahui berapa kali pompa pembuangan air aktif dalam waktu yang telah ditentukan ( 2 menit ). Setelah didapatkan dari hasil percobaan maka didapatkan grafik seperti pada Gambar 4.9


Tabel 4.11 Frekuensi Aktifnya Pembuangan Air Waktu (Jam) Frekuensi Aktif (Kali) 1

27

2

54

3

81

4

108

5

135

6

162

7

189

8

216

Gambar 4.9 Grafik Frekuensi Pembuangan Air

Tabel 4.12 merupakan frekuesi aktifnya fan yang digunakan untuk mengetahui berapa kali fan aktif dalam waktu yang telah ditentukan. Sat fan aktif sesuai dengan kondisi batas set otomatis yaitu dimana suhu temperatur > 31 oC maka fan bekerja sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan dan diinginkan. Setelah didapatkan dari hasil percobaan maka didapatkan grafik seperti pada Gambar 4.10 60 Pengaturan suhu kelembaban..., Muthia Diansari, FT UI, 2008

Tabel 4.12 Frekuensi Aktifnya Fan Waktu (Jam) Frekuensi Aktif (Kali) Range Data Temperatur 1 23 26 – 35 oC 2

52

26 – 33 oC

3

81

26 – 33 oC

4

110

26 – 35 oC

5

139

26 – 35 oC

6

168

26 – 34 oC

7

197

26 – 33 oC

8

226

26 – 34 oC

Gambar 4.10 Grafik Frekuensi Fan

Pada Gambar 4.11 merupakan perbandingan banyaknya frekuensi aktif antara heater, sprinkler, dan fan terhadap waktu. Heater lebih banyak aktif karena kondisi kelembaban pada greenhouse lebih besar dari 72% dan sprinkler tidak pernah aktif disebabkan kondisi kelembaban tidak kurang dari 67%. Fan aktif disebabkan panas yang diberikan oleh heater (untuk menurunkan kelembaban).


Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Frekuensi Aktif Heater, Sprinkler, dan Fan Terhadap Waktu


BAB 5 KESIMPULAN 5.1

KESIMPULAN Dari hasil uji coba dan analisis di dapat disimpulkan:

1.

Hasil pengukuran output sensor suhu menunjukkan bahwa sensor bekerja sesuai dengan yang diinginkan, karena error yang didapat adalah 4,92% karena faktor pembanding temperatur suhu dengan menggunakan air raksa (bukan digital temperatur) .

2.

Hasil pengukuran output sensor kelembaban menunjukkan bahwa sensor bekerja sesuai dengan yang diinginkan, karena error yang didapat adalah 1,66%.

3.

Hasil percobaan menunjukkan heater lebih banyak aktif dibandingkan dengan fan dan sprinkler karena lebih banyak bekerja pada kondisi normal dan kelembaban pada kondisi >72% .

4.

Hasil percobaan menunjukkan bahwa heater aktif (suhu kelembaban >72% dan suhu temperatur <26oC), sprinkler aktif (suhu kelembaban <67 %) dan fan aktif (suhu temperatur >31ºC) bekerja sesuai dengan kondisi yang diinginkan.

5.2

SARAN Ada pula saran yang dapat diberikan pada skripsi ini yaitu:

1.

Penempatan sensor diperhatikan, agar sensor aman dari kerusakan yang diakibatkan oleh actuator seperti sensor harus ditempatkan agar tidak terkena langsung air yang disemprotkan dari sprinkler.

2.

Sistem dapat ditambahkan suatu sensor asam basa (sensor pH) pada nutrisi, sehingga dapat diketahui kapan larutan hara harus diganti.


DAFTAR ACUAN [1]

Yos Sutioso. 2004. Hidroponik ala Yos. Jakarta : Penebar Swadaya. Halaman 1.

[2]

Ir. Yos Sutioso. 2004. Hidroponik Ala Yos. Jakarta : Penebar Swadaya.Halaman 23

[3]

Sudibyo Karsono, Sudarmodjo dan Yos Sutioso. 2002. Hidroponik Skala Rumah Tangga. Jakarta : Agro Media Pustaka. Halaman 14

[4]


[5]

Sudibyo Karsono, Sudarmodjo dan Yos Sutioso. 2002. Hidroponik Skala Rumah Tangga. Jakarta : Agro Media Pustaka. Halaman 20

[6]


[7]


[8]


[9]

Pavel Haiduc. 2004. Atmega 8535. USA : Atmel Corporation. Halaman 3

[10] Pavel Haiduc. 2004. Atmega 8535. USA : Atmel Corporation. Halaman 2 [11] William Kleitz. 1996. Digital Electronic A Practical Approach. Fourth Edition. New Jersey : Prentice-Hall International, Inc. [12] LM35 Precision Centigrade Temperature Sensors, 30 November 2000, http://www.national.com/LM35/, diakses tanggal 27 Maret 2008 jam 11:41 WIB [13] Justinel, Humidity Module 808H5V5, 2003, http://www.sensorelement.com/808H5V5/, diakses pada tanggal 30 April 2008 jam 18:35 WIB [14] Justinel, Humidity Module 808H5V5, 2003, http://www.sensorelement.com/808H5V5/, diakses pada tanggal 30 April 2008 jam 18:35 WIB


DAFTAR PUSTAKA Bentley, John P. 1995. Principles of Measurement System. Third Edition. Singapore : Longman Scientific & Technical. Karsono, Sudibyo, Sudarmodjo dan Yos Sutioso. 2002. Hidroponik Skala Rumah Tangga. Jakarta : Agro Media Pustaka. Karsono, Sudibyo, et.al. 2002. Hidroponik Skala Rumah Tangga. Jakarta : Agro Media Pustaka Kleitz, William. 1996. Digital Electronics A Practical Approach. Fourth Edition. New Jersey : Prentice-Hall International, Inc. Sutioso, Ir. Yos. 2004. Hidroponik Ala Yos. Jakarta : Penebar Swadaya Kleitz , William. 1996. Digital Electronic A Practical Approach. Fourth Edition. New Jersey : Prentice-Hall International, Inc Haiduc Pavel. 2004. Atmega 8535. USA : Atmel Corporation.


PENGATURAN SUHU, KELEMBABAN, WAKTU PEMBERIAN NUTRISI DAN WAKTU PEMBUANGAN AIR UNTUK POLA COCOK TANAM HIDROPONIK BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMEGA

Recommend Documents